C基薄膜电子场发射的一般特性及发射模型

介绍了几种碳基材料的场发射特性及其发射模型.金刚石表面具有较低的或负的电子亲和势,因无法实现N型掺杂,难以用作电子发射材料.类金刚石膜及非晶碳膜材料经过"激活"后在表面形成具有较大场增强因子的熔坑,在几～几十V/μm的低阈值电场下得到非本征的电子发射,纳米结构的碳和碳纳米管本身具有较大的场增强因子,是较有前途的平面阴极场发射材料.碳基材料的导电性不同,遵循的发射模型不同.     

纳米金刚石膜场发射性质的研究

研究了不同衬底上纳米金刚石膜场电子发射性质.纳米金刚石膜是用热灯丝化学气相沉积法合成的.反应气体是CH4、H2和N2的混合物.得到的纳米金刚石膜利用扫描电子显微镜和拉曼谱等进行检测和表征.场发射是在压强为106Pa的真空室进行测量的.实验结果表明,在纳米金刚石膜上涂有碳纳米管展显了更低的开启电场,它比碳纳米管,Mo上纳米金刚石及Si上纳米金刚均要低得多.但Mo和Si上纳米金刚石要比Si上多晶金刚石开启电场低.文中对实验结果进行了讨论.     

纳米金刚石掺混对碳纳米管薄膜场发射性能的影响

为了提高碳纳米管（CNT）阴极膜的场发射均匀性和稳定性,同时改善CNT膜的制作过程,本文提出一种掺混纳米金刚石（D）制作高性能丝网印刷CNT膜的方法．通过掺混碳相纳米金刚石,形成结构匹配的CNT／D复合膜,CNT膜内的间隙势垒减少,发射体分散更均匀,膜层与基底接触面积增加;同时,结合纳米金刚石的负电亲和势和场发射特性,可有效提高CNT阴极膜的导电性,增大有效发射体的密度．场发射特性测试表明CNT／D复合膜能得到1．89V／μm的低开启电场,在2．8V／μm场强下,场发射电流密度远高于普通CNT膜,达到463μA／cm2,与普通CNT阴极膜相比,CNT／D复合膜的场发射稳定性显著提高,在400℃热处理后CNT／D膜激发阳极发光更均匀．     

大面积印刷纳米金刚石薄膜的场致发射的研究

研制了特定比例的纳米金刚石浆料,采用了丝网印刷工艺在石墨衬底上大面积印制了纳米金刚石场发射薄膜,实验探索了石墨衬底纳米金刚石薄膜的烧结工艺和后处理过程,利用扫描电镜(SEM)观察了纳米金刚石膜的表面形貌,经后处理的薄膜中纳米金刚石露出薄膜表面,纳米金刚石的棱角是天然的发射体.采用本课题组研制的多功能场发射测试台在10-6Pa的真空条件下进行了场发射特性的测试,结果发现石墨上低成本大面积印刷的纳米金刚石薄膜具有均匀稳定的场发射特性,作为电子器件的理想冷阴极发射,可在宇宙飞船、原子反应堆等恶劣条件下工作的平面显示器中得到应用.     

用于二次电子发射阴极的纳米金刚石膜

为获得导电性和二次电子发射性能均好的金刚石阴极材料,分别以CH4/Ar/H2、CH4/N2及CH4/N2/H2混合气体作为反应气源,用微波等离子化学气相沉积(MWPCVD)法制备出不同组成结构特点的纳米金刚石薄膜.XRD和Raman检测表明3种气源条件下得到的膜材均为金刚石多晶膜,但用CH4/N2反应源沉积的膜材中非金刚石相成分明显更多;AFM分析证实所有膜层的平均晶粒尺寸均在100nm以下,属纳米晶金刚石膜.用自行设计的二次电子发射系数测量装置对比检测所得膜层的二次电子发射特性,结果表明各金刚石膜均在初级入射电子能量达约1keV时,有最高的二次发射系数(δmax);并且以CH4/Ar/H2反应源制备的金刚石相纯度最高的膜材的δmax最大,达到17左右,是适用于二次电子发射阴极的潜在材料.     

金刚石薄膜阴极电子发射特性研究

宽带隙半导体材料金刚石的负电子亲合势特性使其在电子场发射应用方面备受瞩目。材料的功函数对其热电子发射或场电子发射都有决定性的影响。本文从热电子发射的角度出发 ,对钨基金刚石薄膜阴极有效功函数进行了测量。文章阐述了实验方法、装置及结果 ,测得金刚石涂层阴极的有效功函数为 0 70eV ,并对实验结果进行了理论分析     

场发射压力传感器的研究进展

对现有场发射压力传感器的各种结构形式和研究现状进行了综合比较；从压力测量范围、阴极发射电流强度及阴阳极对准键合等方面分析传感器的改进途径；讨论了在阴极发射体阵列上沉积纳米硅薄膜，提高器件灵敏度的设想。     

金刚石薄膜阴极电子发射特性研究

宽带隙半导体材料金刚石的负电子亲合势特性使其在电子场发射应用方面备受瞩目。材料的功函数对其热电子发射或场电子发射都有决定性的影响，本从热电子发射的角度出发，对钨基金刚石薄膜阴极有效功函数进行了测量，章阐述了实验方法，装置及结果，测得金刚石涂层阴极的有效功函数为０．７０ｅＶ，并对实验结果进行了理论分析。     

基于单壁碳纳米管与镍基底的超声纳米焊接及场发射性能研究（英文）

超声纳米焊接技术被用来改善单壁碳纳米管(SWNTs)的场发射性能.利用电泳沉积的方法将SWNTs沉积在镍衬底上形成SWNT薄膜.将沉积有SWNT薄膜的样品进行超声纳米焊接.在高频超声能量和压紧力的共同作用下,金属镍首先发生软化,使得SWNTs很容易埋入镍中,从而两者形成了可靠的连接.扫描电子显微镜形貌图展示了SWNTs被嵌入了镍金属层中.作为稳定的发射极,焊接后的样品展现出了更加优异的场发射性能:较低的开启电压、较高的发射电流密度和更加稳定的发射电流.这主要是因为焊头表面的小突起更有利于SWNTs的端部翘起,小的接触电阻有助于电子发射的结果.大面积纳米焊接技术的使用可提高纳米焊接效率,加速大规模制备SWNT场致发射阴极.     

碳纳米管的场致发射及在平板显示领域中的应用

碳纳米管(CNTs)具有低的阈值电场和高的发射电流密度, 是一种性能优良的场发射阴极材料, 在平板显示领域具有潜在的应用价值. CNTs的场发射性能直接关系到CNTs场发射阴极在未来的实际应用. 本文从Fowler-Nordheims场发射理论出发, 阐述了CNTs的场发射机制; 详细论述了各种因素包括CNTs的定向性、层结构、几何特征、阵列密度、系统真空度以及CNTs与基底材料之间的键合等对CNTs场发射特性的影响; 介绍了CNTs场发射特性在平板显示领域中的实际应用.     

场致发射阴极材料的研究与进展

场致发射显示器是一种新型的具有竞争力的平板显示器,场致发射阴极是场致发射显示器的重要组成部分.介绍了各种场致发射阴极材料及其特性,分析了场致发射机理及各种场致发射阴极材料最新进展,并简单讨论了场致发射材料国内外开发应用研究现状及差距.     

基于碳纳米管薄膜构建场发射平面显示器的阴极结构

碳纳米管场发射平面显示器具有工作电压低、功耗低和制造成本低等优势,近年来基于碳纳米管场发射平面显示器的研究与应用研发已成为显示技术领域研究的热点之一,并已取得丰富成果。简要回顾了碳纳米管用于场发射的机理以及用于场发射平面显示器的优势,主要介绍了碳纳米管用于场发射平面显示器研究的一些进展和一些亟待解决的问题,包括碳纳米管阴极薄膜的制备、碳纳米管阴极工作稳定性与寿命的改进以及阴极结构的设计等,并展望了碳纳米管用于场发射平面显示器的发展前景。     

光电平板显示屏的实验研究

为克服场发射电子源在平板显示屏中存在的不稳定性和不均匀性问题 ,研制了以光电发射源替代场致发射源的光电平板显示屏。本文介绍了光电平板显示屏的结构 ,并对显示屏的组成部分进行了分析讨论     

Carbon nanotube field emitter

Recently, carbon nanotubes (CNTs), possessing excellent properties as field emitters, are attracting considerable attention as electron emitters of a cold cathode. In this review article, field emission phenomena of carbon nanotubes with various morphologies and surfaces (clean surface or adsorbed molecules on it) revealed by field emission microscopy are first described. Then, the main subject of this article, application of CNTs as electron sources in display devices is reviewed. Other electric devices utilizing CNT-field emitters are also presented.     

碳纳米管薄膜的制备及其场发射研究

为了克服用Fe（NO3）3、Mg（NO3）2体系催化剂自由生长出的碳纳米管缠绕程度较严重,分布不均匀的缺点,采用丝网印刷催化剂的方法将其印刷在石英、硅和钛三种不同的基底上,结果表明,在石英基底上,用CVD法制备的碳纳米管分布较均匀,有效地克服了团聚现象,并用其作为场发射的阴极进行场发射实验,实验表明,该阴极开启场为2．2V／μm,在电场强度为3．0V／μm下,阳极电流为46．6uA,场发射电流稳定,波动小于5％。该阴极可望应用于场致发射显示器、液晶显示的背光源、照明光源等器件。     

场致发射阴极材料的研究进展

场致发射显示是一种具有良好应用前景的新型显示技术,场致发射阴极材料是场致发射显示器的核心内容.综述了近年来场致发射材料的研发热点,对金属、硅、金刚石及类金刚石薄膜、GaAs和CaN等场致发射材料的研究做了简要的归纳,同时介绍了碳纳米管、表面传导型场致发射材料及采用定向凝固技术制备的Si-TaSi2共晶自生复合场致发射材料等新型场致发射材料的研究进展,并展望了场致发射材料的研究及应用前景.     

常开型后栅极场致发射显示板工作特性的研究

常开型后栅极场致发射显示板是一种新型的场致发射器件.它直接利用阳极使阴极产生场致电子发射,而通过埋在阴极之下的栅极上施加负电压来阻止阴极产生场致电子发射来调制显示所需的图像.为了研究该场致发射显示板的阴极发射特性,本文采用有限元法对场致发射区域内的电场分布进行了模拟计算,用Fowler-Nordheim(F-N)公式计算了阴极表面的发射情况.并研究了阳极电压、阴极电压、阴调距、阴极宽度和阴极厚度等参数的改变对阴极发射特性和栅极调制能力的影响.计算结果显示阴极发射特性和栅极调制能力与上述电参数和结构参数关系密切,从而为优化设计这种显示器件提供了方向.     

Fractal dimensions of the work function and emissivity distributions in a cold cathode

The process of inhomogeneity buildup in distributions of the work function and emissivity on a cathode surface with low initial inhomogeneity under the conditions of field ion-induced electron emission in glow discharge is considered. Estimates of the fractal dimensions of the work function and emissivity distributions on the cathode surface are obtained.     

后栅极场发射显示板结构参数在公差范围内变化对工作特性的影响

后栅极场发射显示板是一种常用的场致发射器件。该器件结构由阳极、阴极和栅极组成,并且栅极置于阴极背面。本文采用模拟计算的方法研究了标准结构场发射区域内的电场分布、阴极表面的发射情况、电子轨迹和着屏束斑。并研究了关键结构参数在公差范围内变化对阴极发射特性和阳极着屏束斑的影响。计算结果显示结构参数在公差范围内的变化对阴极发射状况,阳极束斑栅极调制特性的影响很小,进而证明了后栅极结构对工艺一致性要求较低。